CD 和 DVD

1996年正式登場，全世界兩大影音光碟集團—Sony/Philips 及 Toshiba/Warner 之間為爭取此號稱21世紀最重要的映像、聲音、甚至電腦媒體規格主導權的爭議， 在藍色巨人 IBM 的協調下圓滿落幕，避免了重蹈當年 VHS 及 BETA 兩敗俱傷之覆轍。從1996 年起，DVD之硬、軟體正式進入戰國時代，各大廠商包括前述者，及 Hitachi Ltd.， Matsushita Electric Industrial Co. Ltd.，Mitsubishi Electric Corporation， Pioneer Electronics Corporation，Thomson Multimedia，and Victor Company of Japan Ltd (JVC)，以上共十家共組成 DVD Consortium 操控 DVD 之發展，更在 1997 年 4 月開放給其他硬、軟體業加入，以共同研究如何統一 DVD RAM（可錄式數位化影 音光碟 )之規格，至此業者皆競相投入爭食此資訊革命之大餅。

DVD 的規格

DVD 與 CD 之比較

DVD 的限制

DVD Consortium 將全球畫分為六區域，放映機與碟片都受到嚴格的限制， 在二區購買的放映機無法放三區的影片，以此類推。

1: Canada, U.S., U.S. Territories

2: Japan, Europe, South Africa, Middle East (including Egypt)

3: Southeast Asia, East Asia (including Hong Kong) 台灣在此區

4: Australia, New Zealand, Pacific Islands, Central America, South America, Caribbean

5: Former Soviet Union, Indian Subcontinent, Africa (also North Korea, Mongolia)

6: China

DVD 的功能

由於數位化壓縮、刻版技術及雷射讀取的突破，在DVD規格中創造出以下 驚人的功能：

1. 超高畫質─利用 Motion Pictures Experts Group-2 的壓縮技術， DVD 的解析度為 345,600 pixels (720x480)，而 LD 為 272,160 pixels (567 x480)。DVD 是 LD的 1.3 倍， 在 horizontal resolution，DVD ~= 500條， 　　 　LD ~= 425條，and VHS ~= 240條， 而National Television Standards Committee (NTSC) 目前所提供之最高規格為482條。

2. 數位化立體環繞音響 → 使用杜比數位化立體環繞之規格 (Dolby AC-3 5.1) 製作聲音壓縮，將劇場的音響效果帶到家裏，DVD音效 也因此號稱為「家庭劇院」。

3. 高互動性（Interactivity）→ 除可迅速往前往後選擇所需觀賞之 內容外， 尚提供以下高互動性選擇。

a. 片段選擇(Chapters Selection) 在影片中可人故分段選單， 提供使用者更方便的讀取需要 的片段。

b. 八國語言(Multi-language) 龐大的容量及多重聲軌可容納多達 八種不同的語言

c. 三十二種隱式字幕在一部影片可有多達32種字幕 (Subtitles) 的選擇，此在光碟媒體的傳遞上亦為創舉。 　

d. 多重角度(Multiangles) 可將不同攝影機記錄下來的同步影像完整融入， 無論是演唱會、球賽、語文教學等等高互動性的活動，可在 DVD 碟片中呈現。 　

e. 多重結局(Multi-endings) 若片商及導演提供多重版本，DVD亦能 完全記載，也就是在同一張碟片上，觀眾可以看到不同的結局，悲劇從 此亦可有喜劇的收場，而喜劇亦可有悲劇結局。 　

f. 限制性片段控制(Parental Control) 家長可視影片內容做分段控制， 將暴力及色情部份跳過，自行在家行使電影分級制。 　

g. 高互動電動遊戲 → 包括3D立體動畫之電動遊戲，含蓋高畫質，及立體 音響，配合高度處理器度 (Processor) ，此部份正極速發展。 　

DVD的製作過程

整個製作過程可分為三個主要部驟，分別為壓縮編輯 (Premastering)、 刻版(Stamper)、及壓片 (Replication)，而其中最複雜及困難、也是最有開創性的 部份為壓縮編輯 (Premastering)，茲將其大概之流程介紹如下 ：

1. 依據MPEG-2的規格，利用調整傳輸率 (Variable Bit Rate Encoding) 的技術來進行影像壓縮。

2. 以杜比數位化AC-3環繞音效（Dolby Digital AC-3 Surround Sound） 之規格進行聲音的壓縮。

3. 編輯（Authoring），此為整體壓縮過程最複雜的一環，在編輯過程中， 不止將已壓縮完成的影像部份、及聲音部份組合，舉凡前面所述之各種互動功 能也在此作最後的融合。 　 　

若不經數位化壓縮，一部普通電影要以數位化影像呈現的話，需要 40 個 4.7 GB 的 DVD 才夠容納，但透過此壓縮（Encoding）技術，將整個影片中 97% 的重複資料排除掉，且絲毫不影響觀眾的視覺觀感，以最接近原作品的品質 表達在直徑 12 cm 的碟片中。 　

DVD源起 (參考資料:Pcshopper第九期)

在1994年,美國好萊塢幾家大公司希望有更高容量與品質的光碟, 能夠在單片的狀況下容下一部完整電影.(LD一面60分鐘,VCD一片74分鐘). 而當時現身的名稱為Digital Video Disc(數位影音光碟).

經過一段時間的方展,有越來越多的公司投入DVD的製作,經過大約一年 的競爭,對立,討論,再討論後.規格走向統一.1995年DVD改名為 Digital Versatile Disc.而versatile的意思為多方的,也就是正式 宣告dvd的功能將不止於video.

DVD的基本光學特性與CD相同,都是使用Pit與Land來區分0與1,不過 DVD將Pit縮短,因此同樣面積中可以容納的資料量相對增加.讀取頭方面 都是使用雷射光,不過CD使用的波長為780nm(nanometer,nano-十億分之一) 但DVD使用的雷射波長則是650/635nm.至於雙層的讀取方式,是使用了 半透射技術,利用角度的不同,再透過變焦讀取的方式來分別讀取.

在讀取速度上,現有的DVD-ROM單倍速約等於CD-ROM的九倍速左右,這數字 是這樣來的,單倍速的 DVD傳輸速率約為1358KB/s,而CD-ROM單倍速為 150KB/s因此DVD一倍約等於CD-ROM九倍.但是六倍速的DVD等於54倍速CD嗎? 答案則否,因為DVD-ROM讀取方式與CD-ROM不同,加上資料壓縮儲存格式的不同 ,所以六倍速DVD並不等於54倍CD-ROM.

DVD-ROM剛推出時採用CLV等線速方式讀取,因此從內圈到外區讀取的速度都 差不多,不過讀取外圈時,轉速會倍讀內圈快.所以在提升DVD倍速後,如果仍採 用CLV方式讀取,外圈轉速將超過10000轉,不但穩定性不夠,馬達也無法承受. 還會產生高熱,且製作成本又高,容易挑片.所以後來所出品的DVD-ROM如 Sony,Pioneer,Aopen等,都採取CAV等角速方是讀取,以提高穩定度.

DVD的六大功能 (參考資料:PC!DIY1999年八月號)

1.支援多種語言:同一片DVD可同時容納八個聲音頻道,可隨時切換. 如一片影片中可同時擁有國,英,粵..等等語言.

2.支援多種字幕:同一片DVD可同時容納32種字幕,不用擔心看不懂. 不過,目前所出的DVD都沒有徹底支援此項功能.

3.可設定節目內容篩選:當畫面撥送至所鎖定的鎖碼部份,播放畫面 直接跳過,避免小孩收視不當.

4.螢幕播放尺寸選擇:若是採用雙面的DVD來播放影片,可以選擇一面 16:9的寬螢幕比例,另一面為4:3.

5.可選擇多重效果:軟體製作將朝向多重角度(Multi-Angle) 及多從情節(Multi-Story)來發展,在不同形態的 節目前置作業時,預先寫好腳本,然後採用多部攝影機 來取景拍攝.或預先拍攝製作多個不同情節段落, 隨著觀眾的意向來選擇不同情節和故事結局.

6.周到的版權保護:內部數位資料轉換成密碼狀態保存,必須透過DVD光碟機 的機體電腦才能將密碼還原,如此可確保資料部會輕易的 倍複製或轉拷.

DVD的保護 (參考資料www.pcdvd.com.tw)

1.區碼保護 這是大家最清楚的,用意在於各地方電影上映的時間不同,怕水貨氾濫,影響 到票房,所以制定了這個保護.

第一區 : 美加,東太平洋島嶼

第二區 : 歐洲,西亞,阿拉伯半島,埃及,南非,格陵蘭,日本

第三區 : 台灣,南韓,東南亞

第四區 : 中南美,紐澳,南太平洋島嶼

第五區 : 非洲,印度,中亞,蒙古,蘇聯

第六區 : 中國大陸

破解:可至www.inmatrix.com抓取DVD-GENIU軟體.

2.DVD內容攪亂系統 CSS

這算是一個相當重要的保護,算是針對PC使用者而來,在DVDROM及解碼單位中 有一道相當複雜的認證程序,認證確定後,資料才開始傳送,這也就是為什麼你拿 一張有保護的DVD影片,你在檔案總管中看的到,卻無法把某些重要的檔案COPY 出來一樣,即使你把他拿出來了,也是經過攪亂的內容,你撥放出來什麼都看不懂 還必須要經過還原才會變成MPEG解碼器認識的格式,當然這個關鍵密鑰不是那 麼容易取得,據說要經過相當嚴格的審核,且價格高昂,以防業者拿到這組密鑰後 隨便亂搞,CSS的一個功能就是即使你用DVDPLAYER連到錄放影機,想把他的畫 面錄製下來,你會發現錄下來的東西根本不能看,因為錄放影機不是合法的接收者 電視才是.

破解:網路上使用Decss軟體,可惜字幕部份抓不下來.

3. 類比保護系統APS(Macrovision)

這個保護也是大家都知道的,方法在顯示卡的TV-OUT接頭上,加上一顆 Macrovision 7的晶片,對輸出至電視上的訊號管制,如果你的顯示卡沒有 通過Macrovision的認證,則在出出電視時將訊號切斷,根本無法輸出.

破解:找一台舊一點沒有APS保護的錄影機下來側錄就可以了.

在電腦上播放DVD的方式 (參考資料:Pc-shopper第17期)

            |  搭配解壓縮卡    |   選用支援硬體壓縮功能的顯像卡 |  完全交由處理器做運算

系統需求    |    P166-200      |        PII-266以上             |       PII-350以上


提供解壓縮  |   解壓縮卡       |     處理器與影像卡             |    處理器與影像卡
功能之裝置


執行時所佔  |     低           |           中                   |         高
系統資源


升級所需價位|     中           |           高                   |         低


優點        |系統需求不用太高  | 同時擁有ＤＶＤ與顯示卡效能     |  只需添購DVD-ROM


缺點        |解壓卡與顯示卡有  | 花費高,須有效能不錯的系統      |  處理器效能要求高 
             相容性問題 

DVD-R (參考資料:PC2000第八期)

目前市面上最普及的光碟式儲存媒體,當屬CD-R了.在6,7年前 由於CD-R燒錄機以及CD-R價位超高,造成當初推廣的困難,而近 年來燒錄機以及CD-ROM及空片的大幅降價,使得自1994年後,市場 銷售量一路狂飆.

但由於高畫值和高音值的需求下,CD-R 650MB的容量以達飽和, 所以,大容量儲存媒體規格的制定,就成了當務之急.

在DVD-ROM等唯讀型產品誕生後,隨之而來就是現有CD-R等650MB 級的記錄媒體,無法對應比其容量大上七倍,傳送速率要大九倍的 DVD的問題.因此DVD-R的規格催生就勢在必行了.

為了對應DVD-Video ,DVD-Audio和DVD-ROM , DVD-R的規格制定 採取以下四點為基礎: 1.DVD-R是和CD-R相同類型的Write Once式高速容量記錄媒體 2.DVD-R在記錄完成後,和唯獨型的DVD-Video,DVD-Audio,DVD-ROM 具有100%的相容性. 3.支援Multi Section的追記式寫入. 4.DVD-R的光碟片具有極高的Cost/Performance.

其中以第二項最受爭議,因為這會牽扯到盜版的問題.所以DVD-R 規格制定小組費了很大工夫才和軟體商達成協議. 終於在1997年四月,Pioneer,Sony,Panasonic等大廠提出了DVD-R 直徑12cm,單面3.95GB容量的ver 0.9規格,同年九月,DVD-R ver1.0 規格亦被推出.而Pioneer在10月就推出業界第一部DVD-R燒錄機.

由於單面3.95GB的容量,較DVD-ROM的單面容量4.7GB小,所以1998年 11月,DVD ver 1.9規格出現容量達4.7GB.而在經過DVD-R規格制定小組 的最後確認,DVD-R ver 2.0規格在1999年中拍版定案.

DVD-R與CD-R相同的設計理念,因此,DVD-R亦採用和CD-R相同的追記型 色素記錄膜,以及蛇行式凹軌(Wobble Groove)記錄方式來記錄資料. 先在以聚碳酸酯數脂(Polycarbonate)製成的DVD-R光碟片基板上, 刻上預留的蛇行式凹軌,再以螺旋型塗布方式,塗上一層色素記錄膜, 然後在其上用噴度法度上一層金屬反射層,以及加上保護層.最後在把兩片 0.6mm後的光碟片基板貼何在一起,完成DVD-R光碟片的製作. 而DVD-R與CD-R光碟片最大的不同點,就是在於DVD-R光碟片所採用的色素 記錄膜,為有機色素和無機金屬系2種材料混合使用,並非如CD-R的純 有機色素系記錄膜.

由於DVD-R的記錄方式,是用高能量雷射光束,加熱融化有機色素系和 無機金屬系混合型色素記錄膜形成記錄點的這一種方式來記錄資料. 因此DVD-R的雷射讀寫頭,必須具備能夠釋放出使其照射點達到攝氏200度 以上的高溫雷射束的能力,才能夠加熱融化DVD-R上的兩種混合的記錄膜.

為了達到4.7GB的大容量,DVD-R採用了Track Pitch為0.74um的超窄Track 使得DVD-R的高精度尋軌成為可能.但是DVD-R的記錄Bit長,最短為0.40um 所以造成了DVD-R的雷射讀寫投幣需要十分的精密,才可以讀取以及記錄這麼 細微的記錄點.DVD-R的雷射二極管所發出的雷射光典型狀,為橢圓形分布 因此,就必須透過整型鏡片來校正,才能讓雷射光投影在光碟片上的時候, 成為真正的圓形光點,此外,由於DVD-R光碟使用超細微紀錄bit(0.40um) 使得DVD-R燒錄基的雷射讀寫頭必需要經過非常高精度的校正,才能發出 最適合的雷射光量,以確保期能在投射到光碟片上時,形成所要求的小光點. 所以各種零件要比CD-R的更加嚴苛.

DVD-R的檔案格式可分為: 1.Disc at once. 2.Multi Section 方式寫入的UDF(Universal Disc Format)等兩種紀錄方式.

就Disc at once來說,由於一般使用者並不會常有一次就紀錄4.7GB,所以 這種一次寫入的模式,大部分用在軟體廠商在製作母板及企業備份上.

就UDF的Multi Section方式來說,由於DVD-Video,DVD-Audio和DVD-ROM都採 用這種方式紀錄,所以以此方式燒錄就有互換性.

目前市面上唯一一部DVD-R ver1.9為Pioneer所出的DVR-S201.內附 Pre-mastering軟體,以及三片DVD-R空片(4.7GB),售價約為190000NT. Pioneer的直徑12cm,4.7GB的空片DVS-R4700,價格1500NT. 雖然目前看來價格真的很高,不過在技術普及及研發提升後,價錢降下來 後,DVD-R勢必成為新一代儲存媒體的霸主.

課外讀物：
[1] Jim Taylor (DVD Demystified 一書之作者) 貢獻的 DVD FAQ: http://www.dvddemystified.com/dvdfaq.html